KR100294062B1 - Clamp ring for domed pedestal in wafer processing chamber - Google Patents
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Abstract
반도체 웨이퍼를 처리하기 위한 챔버는 내부에 웨이퍼를 지지하기 위한 돔형 페데스탈과 시트가 형성된 클램프를 둘러 싸고 있다. 시트는 돔형 페데스탈 위에 있는 웨이퍼 외주변을 수용하여 지지하며, 웨이퍼의 외주변을 결합하고 지지하는 웨이퍼 결합면을 포함한다. 사용할 때에 웨이퍼 결합면은, 웨이퍼 외주변이 페데스탈 위에 지지되는 점에서 돔형 페데스탈에 대한 접선이 수평과 이루는 각과 크거나 같은 각을 이룬다. 통상적으로 시트와 수평이 이루는 각은 웨이퍼가 페데스탈 위에 지지되는 점에서 돔형 페데스탈에 대한 접선각보다 약 3°가 더 크다.A chamber for processing a semiconductor wafer surrounds a domed pedestal for supporting the wafer therein and a clamp in which a sheet is formed. The sheet receives and supports the outer periphery of the wafer on the domed pedestal and includes a wafer bonding surface that engages and supports the outer periphery of the wafer. In use, the wafer bonding surface forms an angle greater than or equal to the angle at which the tangent to the domed pedestal is horizontal, in that the wafer outer periphery is supported on the pedestal. Typically the angle parallel to the sheet is about 3 ° greater than the tangential angle to the domed pedestal in that the wafer is supported on the pedestal.
Description
제1도는 종래기술에 있어서 반도체 처리용 열적 반응기 내를 부분단면으로 나타내는 분해도.1 is an exploded view showing the inside of a thermal reactor for semiconductor processing in a partial section in the prior art.
제2도는 링이 웨이퍼의 표면을 고정하는 방법을 나타내는, 제1도에 도시된 클램프 링의 상세도.FIG. 2 is a detail of the clamp ring shown in FIG. 1 showing how the ring secures the surface of the wafer.
제3도는 본 발명의 한 실시예를 설명하기 위한 제2도와 유사한 단면도.3 is a cross-sectional view similar to FIG. 2 for explaining one embodiment of the present invention.
제4도는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 제3도와 유사한 도면.4 is a view similar to FIG. 3 for explaining another embodiment of the present invention.
제5도는 웨이펴 지지링과 돔형 페데스탈의 평면도.5 is a plan view of the way support ring and the domed pedestal.
제6도는 제5도의 6-6 라인을 따른 단면도.6 is a sectional view along line 6-6 of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
6 ; 절단축 10 : 웨이퍼6; Cutting axis 10: wafer
12 : 지지대 18, 58 : 페데스탈12: support 18, 58: pedestal
14 : 편평 지지면 16, 56 : 리프트 핑거14: flat support surface 16, 56: lift finger
20, 60 : 홈 19 : 공통 중심축20, 60: groove 19: common central axis
31 : 시트 26 : 환형 시트31 sheet 26 annular sheet
34, 44 : 웨이퍼 결합면 24, 32, 42 : 클램프 링34, 44: wafer bonding surface 24, 32, 42: clamp ring
30, 40, 50 : 에지 54 : 웨이퍼 지지면30, 40, 50: edge 54: wafer support surface
본 발명은 반도체 웨이퍼 처리 반응기에 관한 것으로, 더 상세하게는 상기 처리 반응기에서 사용되는 돔형 가열 페데스탈 위에 반도체 웨이퍼를 클램핑시키기 위한 개선된 클램프 링에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor wafer processing reactor, and more particularly to an improved clamp ring for clamping a semiconductor wafer onto a domed heating pedestal used in the processing reactor.
반도체 웨이퍼는 일반적으로 열적 반응기에서 처리되며, 웨이퍼는 많은 다른 처리 단계를 거친다. 예를 들면 스퍼터링이라 불리는 물리적 증착법(PVD)과 같은 웨이퍼 처리에서, 처리될 웨이퍼는 클램프 링과 같은 종류의 클램핑 장치에 의해 돔형 가열 페데스탈 위에 지지된다. PVD/스퍼터링 처리 그 자체와 상기 처리에 사용되는 장치에 대한 좀 더 상세한 내용은 미국 특허 제5,108,569호(길보아(Gilboa)등)에 개시되어 있다.Semiconductor wafers are generally processed in thermal reactors, and wafers go through many different processing steps. In wafer processing such as, for example, physical vapor deposition (PVD), called sputtering, the wafer to be processed is supported on a domed heating pedestal by a clamping device of the same kind as a clamp ring. More details about the PVD / sputtering process itself and the apparatus used in the process are disclosed in US Pat. No. 5,108,569 (Gilboa et al.).
통상적인 PVD 웨이퍼 처리 반응기와 처리 개시 전에 웨이퍼가 반응기 안에 어떻게 장착되는지를 제 1도를 참고하여 설명하며, 제 1도는 반응기 관련 내부 부품들의 단면도이다.A typical PVD wafer processing reactor and how the wafer is mounted in the reactor prior to the start of processing is described with reference to FIG. 1, which is a cross-sectional view of reactor related internal components.
웨이퍼 처리 개시 전에, 반도체 웨이퍼(10)는 로봇 팔(도시하지 않음)에 의해 반응기 내로 가로방향으로 옮겨진다. 이후 말굽 모양의 웨이퍼 지지대(12)는, 웨이퍼가 로봇 팔에서 떨어져 4개의 리프트 핑거들(16)(그 중 단 2개만 도시됨)이 편평 지지면(14)에 의해 지지될 때까지 웨이퍼(10) 아래에서부터 올라온다. 이 위치에서 로봇 팔은 말굽 모양 지지대의 개방부(17) 안에 놓인다. 그 다음 로봇 팔은 반응기로부터 떠나고 말굽 모양의 지지대(12)는 계속해서 상승한다. 동시에 웨이퍼 가열 페데스탈(18)은 웨이퍼(10) 밑면 근방 위치로 수직으로 상승한다. 이 도면에 도시된 바와 같이 말굽 모양의 지지대(12)와 페데스탈(18)은 둘 다 일점쇄선으로 표시된 공통 중심선을 따라 수직하게 상승(처리 과정 종료 시에는 하강)한다.Prior to the start of wafer processing, the semiconductor wafer 10 is moved transversely into the reactor by a robot arm (not shown). The horseshoe-shaped wafer support 12 then holds the wafer 10 until the wafer is lifted off the robot arm and four lift fingers 16 (only two of which are shown) are supported by the flat support surface 14. ) Comes up from below. In this position the robotic arm lies in the opening 17 of the horseshoe support. The robotic arm then leaves the reactor and the horseshoe support 12 continues to rise. At the same time, the wafer heating pedestal 18 rises vertically to a position near the bottom surface of the wafer 10. As shown in this figure, the horseshoe-shaped support 12 and pedestal 18 both rise vertically (downward at the end of the process) along a common centerline, indicated by a dashed line.
페데스탈(18)은 돔형의 상부면을 가지며, 웨이퍼(10)의 외부 직경보다 약간 더 작은 외부 직경을 가진다. 페데스탈(18)이 지지대(12)의 중심을 통과해 상승하고 리프트 핑거(16)들을 빠져나가도록 하기 위해, 4개의 홈(cutout; 20)이 페데스탈의 측면에 형성되어 있다. 이들 홈은 페데스탈(18)이 웨이퍼(10)의 하부에 가깝게 이동할 때 핑거(16)들을 수용하기에 충분하도록 크다.Pedestal 18 has a domed top surface and has an outer diameter slightly smaller than the outer diameter of wafer 10. Four cutouts 20 are formed on the sides of the pedestal for the pedestal 18 to rise through the center of the support 12 and exit the lift fingers 16. These grooves are large enough to accommodate the fingers 16 as the pedestal 18 moves closer to the bottom of the wafer 10.
페데스탈(18)은 통상 스테인리스강으로 만들어지며, 도시되지는 않았으나 페데스탈(18)을 가열하기 위한 히터 부재를 포함한다. 히터는 처리 공정이 이루어지는 동안 웨이퍼(10)를 가열한다. 페데스탈로부터 웨이퍼의 열전달을 균일하게 하기 위하여, 가스가 페데스탈(18)내에 형성된 가스도관(22)을 통해 페데스탈과 웨이퍼 사이의 공간에 분사되고, 페데스탈의 돔형 표면의 중앙에서 방출된다. 이와 같은 방법에 대한 좀더 상세한 설명은 이하 기술한다.Pedestal 18 is typically made of stainless steel and includes a heater member for heating pedestal 18, although not shown. The heater heats the wafer 10 during the processing process. In order to uniformize the heat transfer of the wafer from the pedestal, gas is injected into the space between the pedestal and the wafer through the gas conduit 22 formed in the pedestal 18 and discharged at the center of the domed surface of the pedestal. A more detailed description of this method is given below.
말굽 모양의 지지대(12)는 일반적으로 원형인 클램프 링(24)에 가까워질 때까지 그러나 접촉하지는 않도록 웨이퍼를 들어올린다. 이후 페데스탈(18)은 웨이퍼(10)의 아래쪽을 밀어 올려, 웨이퍼가 리프트 핑거(16)들의 평면(14)에서 떨어져 클램프 링(24)에 형성된 환형 시트(annular seat; 26)와 접촉되도록 한다.The horseshoe-shaped support 12 lifts the wafer until it comes close to, but not in contact with, the generally circular clamp ring 24. The pedestal 18 then pushes down the wafer 10, causing the wafer to fall off the plane 14 of the lift fingers 16 and contact the annular seat 26 formed in the clamp ring 24.
페데스탈(18)은 클램프 링(24)이 그 지지대(도시되지 않음)에서 떨어져 들어올려지고 페데스탈(18)위에 놓여 있는 웨이퍼(10)에 의해서만 지지될 때까지 계속해서 상승한다. 클램프 링(24)은 꽤 무겁기 때문에(대략 3파운드 즉 1.35킬로그램), 페데스탈(18)의 돔의 윤곽에 웨이퍼가 들어맞도록 한다. 이러한 구성은 제 2도에서 보다 더 상세하게 도시되어 있으며, 제 2도는 클램프 링(24)이 웨이퍼(10)의 에지와 결합하는 영역을 확대한 세부도이다. 이 위치에서 PVD/스퍼터링 처리 단계가 일어난다.The pedestal 18 continues to rise until the clamp ring 24 is lifted off its support (not shown) and supported only by the wafer 10 lying on the pedestal 18. Since the clamp ring 24 is quite heavy (approximately 3 pounds or 1.35 kilograms), the wafer fits the contour of the dome of the pedestal 18. This configuration is shown in greater detail in FIG. 2, which is an enlarged detail of the area where the clamp ring 24 engages the edge of the wafer 10. At this location the PVD / sputtering step takes place.
제 2도는 종래기술의 클램프 링에 관련된 문제점을 명확히 예시한다. 이 도면에서 명백한 바와 같이 시트(26)는 수평인 반면, 페데스탈과 페데스탈의 형상에 적합한 웨이퍼는 곡면이다. 그 결과 무거운 클램프 링(24)과 웨이퍼(10) 사이의 접촉부는 예리한 직각 에지(30)이다. 상기 배치와 관련된 문제점은 에지(30)가 웨이퍼에 둥글게 홈을 파게되어 웨이퍼의 표면이 손상될 수 있다. 이러한 손상은 처리 과정 동안 원하지 않는 입자의 생성을 초래할 수 있고, 스테인 라인(stain line)이 형성됨으로써 표면 위에 (계속된 웨이퍼 처리 동안 증착된) 층들의 칩핑(chipping) 또는 플레이킹(flaking)이 일어나게 된다.Figure 2 clearly illustrates the problem associated with the clamp ring of the prior art. As is apparent from this figure, the sheet 26 is horizontal, while the wafer suitable for the pedestal and the shape of the pedestal is curved. As a result, the contact between the heavy clamp ring 24 and the wafer 10 is a sharp right angled edge 30. The problem associated with this arrangement is that the edge 30 may be grooved roundly in the wafer, which may damage the surface of the wafer. Such damage may result in the generation of unwanted particles during the process, and a stain line may be formed causing chipping or flaking of the layers (deposited during continued wafer processing) on the surface. do.
상기 문제점들은 가스가 가스도관(22)속으로 분사되었을 때 더 커지게 된다. 이 가스는 웨이퍼를 확실히 균일하게 가열하기 위해 사용되며 웨이퍼(10)의 뒤쪽과 페데스탈(18) 사이의 공간 속으로 강제 주입된다. 웨이퍼 뒤쪽 공간에 있는, 보통 아르곤과 같은 불활성 가스는 통상 4 내지 12 Torr의 압력인데 반해 반응기의 내부는 4 내지 10milliTorr 이다. 이와 같은 압력차 때문에, 웨이퍼는 유연하게 구부러져 페데스탈(18)로부터 떨어지며, 점선 (10')에 의해 표시된 위치인 웨이퍼의 중심에서 웨이퍼와 페데스탈 사이의 분리가 가장 크다. 이러한 유연성은 클램프 링(24)의 에지(30)에 의해 웨이퍼의 표면에 가해지는 압력이 좀 더 커지게 할뿐만 아니라, 웨이퍼의 유연성으로 인해 웨이퍼의 외부 에지가 중심부 쪽으로 움직이게 되고 그로 인해 에지(30)가 웨이퍼(10)의 표면을 긁어 흠집을 내게된다.The problems become larger when gas is injected into the gas conduit 22. This gas is used to ensure a uniform heating of the wafer and is forced into the space between the back of the wafer 10 and the pedestal 18. Inert gases such as argon, usually in the space behind the wafer, are typically at a pressure of 4 to 12 Torr, whereas the inside of the reactor is 4 to 10 milliTorr. Because of this pressure difference, the wafer flexes flexibly away from the pedestal 18, with the largest separation between the wafer and the pedestal at the center of the wafer, the location indicated by the dotted line 10 '. This flexibility not only increases the pressure exerted on the surface of the wafer by the edge 30 of the clamp ring 24, but also allows the outer edge of the wafer to move towards the center due to the flexibility of the wafer, thereby resulting in an edge 30. ) Scratches the surface of the wafer 10.
과거에 매우 정확한 기계 가공과, 특히 시트(26)와 직각 에지(30)의 정밀한 연마에 의해 이 문제를 극복하려는 시도가 행해졌다. 상기 기계 가공과 연마 처리는 숙련된 기술자에 의한 주의 깊은 작업이 필요하며, 따라서 매우 비용이 높다.Attempts have been made in the past to overcome this problem by very accurate machining and in particular by the precise grinding of the sheet 26 and the right angled edge 30. Such machining and polishing requires careful work by a skilled technician and is therefore very expensive.
불행히도, 직각 에지(3)를 가장 주의 깊게 연마하고 결과적으로 깨끗하게 하여도 전체적으로 흠 없는 에지(30)를 제공하기에는 충분하지 않다. 이러한 에지(30)에 있는 불완전함은 웨이퍼를 페데스탈 위에 지지시킬 때 응력 집중점으로 작용한다 이들 집중점은 실리콘 웨이퍼가 유리조각과 흡사한 특성을 갖기 때문에 특히 문제가 될 수 있는 손상을 일으킨다; 즉 웨이퍼표면 위의 작은 칩 또는 스코어 마크는 응력 점으로부터 퍼져나가 웨이퍼를 못쓰게 만든다. 또 상기 웨이퍼 표면이 스코링(scoring)과 마킹(marking)은 그것의 평면성을 파괴한다. 그래서 예를 들어 이상적 조건 하에서도 웨이퍼의 표면에 부착되기 어려운 텅스텐-CVD와 같은 물질로 행해지는 일련의 처리과정은 텅스텐을 표면의 손상된 지점에 접착할 수가 없기 때문에 어느 정도의 신뢰성을 가지고 이루어지는 것이 불가능하다. 그 결과, 텅스텐은 이후의 처리 과정 중에 웨이퍼의 전 표면에서 들떠버리게 된다.Unfortunately, even the most carefully polished and consequently clean right angle edge 3 is not sufficient to provide a flawless edge 30 as a whole. This imperfection at the edge 30 acts as a stress concentration point when the wafer is supported on the pedestal. These concentration points cause damage that can be particularly problematic because silicon wafers have properties similar to glass pieces; That is, a small chip or score mark on the wafer surface spreads out from the stress point and makes the wafer unruly. Scoring and marking of the wafer surface also destroys its planarity. Thus, for example, a series of treatments performed with materials such as tungsten-CVD, which are difficult to adhere to the surface of the wafer even under ideal conditions, cannot be achieved with some degree of reliability because tungsten cannot adhere to the damaged points of the surface. Do. As a result, tungsten will float on the entire surface of the wafer during subsequent processing.
반응기 부품들과 관련된 다른 문제점에는 개방된 단부를 가진 말굽형 지지대(12)와 핑거(16)들의 부정확한 위치로 인한 불안정한 웨이퍼지지 상태가 포함된다. 이 두 번째 문제는 지지대(12)의 제조 방법, 즉 지지대가 먼저 가공되고 나서 핑거(16)들이 그 위에 용접되는 제조 방법에 기인한다. 불행히도 상기 용접은 정확하게 이루어지기가 매우 어려우며 따라서 핑거들이 잘못 배열된다.Other problems associated with reactor components include unstable wafer support conditions due to incorrect positioning of the horseshoe support 12 and fingers 16 with open ends. This second problem is due to the manufacturing method of the support 12, i.e. the manufacturing method in which the support is first processed and then the fingers 16 are welded thereon. Unfortunately the welding is very difficult to achieve correctly and therefore the fingers are misaligned.
그러므로 반응기 안의 다른 부품들중 몇 가지의 구성을 개선하는 것은 물론 열적 반응기안에서 돔형 페데스탈 위에 반도체 웨이퍼를 클램핑하기 위한 좀 더 개선된 방법에 대한 필요성이 존재한다.Therefore, there is a need for an improved method for clamping semiconductor wafers on domed pedestals in a thermal reactor as well as improving the construction of some of the other components in the reactor.
따라서 본 발명의 목적은 반도체용 웨이퍼를 처리하기 위한 개선된 열적 반응기를 제공하는 것이다. 반응기는 웨이퍼를 지지하고 웨이퍼의 온도를 제어하기 위한 돔형 페데스탈, 및 돔형 페데스탈 위에 있는 반도체용 웨이퍼의 외주부를 수용하여 지지하기 위해 그곳에 형성된 환형 시트를 가진 클램프 링을 포함한다. 클램프 링에 형성된 시트는 웨이퍼의 외주부와 결합하여 지지되며, 사용시 웨이퍼의 외주부가 페데스탈 위에 지지되는 점에서 돔형 페데스탈에 대한 접선의 앙각(elevational angle)과 같거나 보다 더 큰 각으로 한정되도록 형성된 웨이퍼 결합면을 포함한다.It is therefore an object of the present invention to provide an improved thermal reactor for processing wafers for semiconductors. The reactor includes a domed pedestal for supporting the wafer and controlling the temperature of the wafer, and a clamp ring having an annular sheet formed therein to receive and support the outer periphery of the wafer for semiconductors over the domed pedestal. The sheet formed in the clamp ring is held in engagement with the outer circumference of the wafer and, in use, the wafer bond formed so as to be defined at an angle equal to or greater than the tangential elevation of the tangent to the domed pedestal in that the outer circumference of the wafer is supported on the pedestal. Contains cotton.
수평에 대해 4°의 각을 한정하는 것이 바람직하다. 상기 각은 웨이퍼가 페데스탈에 지지된 점에서 돔형 페데스탈에 대한 앙각보다 통상 3°가 더 크다.It is desirable to define an angle of 4 ° with respect to the horizontal. The angle is typically 3 ° greater than the elevation angle to the domed pedestal in that the wafer is supported on the pedestal.
이외에도, 시트의 내부 에지는 둥근 코너로 형성될 수 있고, 따라서 웨이퍼의 표면이 긁힐 가능성이 줄어들게 된다.In addition, the inner edge of the sheet can be formed with rounded corners, thus reducing the possibility of scratching the surface of the wafer.
본 발명은 돔형 페데스탈 위에 있는 웨이퍼의 외주부를 지지하는 시트가 종래 기술장치 보다 웨이퍼의 상부면에 훨씬 더 많은 표면적을 점유하는 이점을 갖는다.The present invention has the advantage that the sheet supporting the outer periphery of the wafer over the domed pedestal occupies much more surface area on the top surface of the wafer than prior art devices.
본 발명의 또 다른 이점은 클램프 링에 있는 어떤 예리한 에지도 웨이퍼 표면 위에 닿지 않는다는 것이다. 따라서, 웨이퍼 표면 손상이 최소화 된다.Another advantage of the present invention is that no sharp edges in the clamp ring touch the wafer surface. Thus, wafer surface damage is minimized.
본 발명의 여러 이점들은 몇 개의 도면에 도시되어 있는 바람직한 실시예에 대한 설명으로부터 당업자에게 명백할 것이다.Various advantages of the invention will be apparent to those skilled in the art from the description of the preferred embodiment shown in the several drawings.
본 발명의 기본 원리는 제 3도에 예시되어 있는 제 3도는 반도체 웨이퍼(10)가 본 발명의 스테인리스강 클램프 링(32)에서 의해 돔형 페데스탈(18) 위에 고정되는 방법을 설명하는 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating how the semiconductor wafer 10 is secured onto the domed pedestal 18 by the stainless steel clamp ring 32 of the present invention.
도시된 바와 같이 클램프 링(32)은 그 안에 환형 시트(31)를 갖는다. 시트(31)는 웨이퍼 결합면(34)과 경사진 측벽(36)을 포함한다. 웨이퍼 결합면(34)은 대략 0.071"(1.8㎜)폭이고, 웨이퍼(10)의 외주부를 제 1도에 도시된 것과 유사하게 돔형 가열 페데스탈(18) 위에 지지한다. 또한 클램프 링(32)은 웨이퍼 결합면(34)과 동심으로 형성되지만 그 내부에 위치된 지붕 부분(roof portion)을 포함한다.As shown, the clamp ring 32 has an annular sheet 31 therein. The sheet 31 includes a wafer bonding surface 34 and an inclined sidewall 36. Wafer mating surface 34 is approximately 0.071 "(1.8 mm) wide and supports the outer periphery of wafer 10 over domed heating pedestal 18 similar to that shown in FIG. And a roof portion formed concentrically with the wafer mating surface 34 but located therein.
제 1도 및 2도에 도시된 장치에서와 같이, 웨이퍼는 그것이 페데스탈 위에 클램핑될 때 페데스탈(18)의 돔의 윤곽에 상응하는 돔형 윤곽을 갖는다. 그러나, 본 발명에서는 웨이퍼 결합면(34)은 상기 면이 사용중일 때 수평선에 대해 α의 각도를 규정하도록 형성된다. 이 각 α는 β보다 크다. β는, 웨이퍼가 페데스탈(18) 위에 지지되는 점에서의 돔형 페데스탈에 대한 접선(tangent)과, 수평선 즉 부품들이 움직이는 중심축(19)에 수직인 면 사이의 각도이다. 이 도면에 나타난 바와 같이, 돔의 곡률은 도시를 위해 상당히 과장되어 있다. α각은 β각보다 적어도 1°이상 큰 것이 바람직하다. 실제로 β각은 약 1°이다. 통상 α각은 약 4°이다.As in the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, the wafer has a domed contour that corresponds to the contour of the dome of the pedestal 18 when it is clamped onto the pedestal. However, in the present invention, the wafer engagement surface 34 is formed to define the angle of α with respect to the horizontal line when the surface is in use. This angle α is larger than β. β is the angle between the tangent to the domed pedestal at the point where the wafer is supported above the pedestal 18 and the horizontal line, ie the plane perpendicular to the central axis 19 through which the parts move. As shown in this figure, the curvature of the dome is greatly exaggerated for the city. The α angle is preferably at least 1 ° larger than the β angle. In fact, the β angle is about 1 °. Usually, the angle α is about 4 °.
상기 배치의 결과로, 가스가 웨이퍼(10)의 뒤쪽과 페데스탈(18) 사이의 공간에 분사되고(참고로 종래기술에 대해 기술된 것처럼) 웨이퍼가 점선으로 표시된 위치(10')까지 부풀게 될 때, 실제 접촉 영역의 량이 웨이퍼 결합면(34)에 의해 웨이퍼의 상부면에 표시되어 있다. 또 α각은 β각보다 훨씬 크기 때문에, 웨이퍼 결합면(34)의 내부 에지(40)가 웨이퍼의 표면과 접촉하기 전 웨이퍼(10)에 상당한 유연성이 허용된다.As a result of this arrangement, when gas is injected into the space between the back of the wafer 10 and the pedestal 18 (as described with reference to the prior art) and the wafer is inflated to the position 10 'indicated by the dotted line. The actual amount of contact area is indicated by the wafer bonding surface 34 on the upper surface of the wafer. Also, since the α angle is much larger than the β angle, considerable flexibility is allowed in the wafer 10 before the inner edge 40 of the wafer bonding surface 34 contacts the surface of the wafer.
웨이퍼의 외주부가 종래기술장치의 예리한 에지로 지지되는 것과는 반대로 편평면에 의해 지지되기 때문에, 웨이퍼 상부면의 마킹이 현저하게 줄어든다. 게다가 본 발명의 클램프 링은 페데스탈(18) 위에서 웨이퍼의 외주부를 지지하고 그 결과 웨이퍼의 외주부와 페데스탈 사이에 밀폐가 보다 양호하게 형성되어 웨이퍼의 밑쪽으로부터 빠져나가는 가압된 가스의 양이 줄어들게 된다. 따라서 가스의 압력이 6% 내지 10%까지 증가될 수 있고, 그로 인해 웨이퍼의 표면이 보다 균일하게 가열될 수 있다.Since the outer periphery of the wafer is supported by a flat surface as opposed to being supported by the sharp edge of the prior art device, the marking of the wafer upper surface is significantly reduced. In addition, the clamp ring of the present invention supports the outer periphery of the wafer on the pedestal 18, resulting in a better seal between the outer periphery of the wafer and the pedestal, thereby reducing the amount of pressurized gas escaping from the bottom of the wafer. Thus, the pressure of the gas can be increased by 6% to 10%, thereby allowing the surface of the wafer to be heated more evenly.
본 도면으로부터 클램프 링의 측벽(36)은 수직에서 뒤쪽으로 각이 져있다. 통상 상기 각은 10°정도이다. 상기 각진 측벽(36)은 웨이퍼 결합면(34)의 외부 에지를 한정함과 동시에, 클램프 링(32)을 향해서 상승하는 웨이퍼와 페데스탈을 안내하는 역할을 한다.From this figure the side wall 36 of the clamp ring is angled from vertical to back. Usually the said angle is about 10 degrees. The angled sidewalls 36 define the outer edge of the wafer mating surface 34, and at the same time guide the wafer and pedestal ascending toward the clamp ring 32.
제 3도에 설명되어 있는 것에 대한 또 다른 실시예는 제 4도에 도시되어 있다. 제 3도에서, 클램프 링(42)은 수평면에 대해서 약 1°의 각을 이룬 웨이퍼 결합면을 가진다. 상기 각은 여전히 β각(접선과 수평면 사이)보다 크거나 같고, 따라서 웨이퍼(10)가 위치(10')까지 휘어질 수 있다. 클램프 링(42)에는 제 3도에서 대응 부분들과 유사한 측벽(46)과 지붕부분(48)이 있다.Another embodiment of what is described in FIG. 3 is shown in FIG. In FIG. 3, the clamp ring 42 has a wafer engagement surface that is angled at about 1 ° with respect to the horizontal plane. The angle is still greater than or equal to the β angle (between the tangent and the horizontal plane), so that the wafer 10 can bend to position 10 '. The clamp ring 42 has a side wall 46 and a roof portion 48 similar to the corresponding portions in FIG. 3.
또한, 웨이퍼 결합면(44)의 내부 에지(50)는 대략 0.023"(0.58㎜) 또는 좀 더 큰 곡률 반경으로 둥글게 되어 있다. 이러한 형태 때문에 유연한 웨이퍼가 예리한 90°의 에지가 아닌 둥근 표면에 의해 지지된다. 따라서 상기 형태는 웨이퍼 상부면의 손상 가능성을 줄인다.In addition, the inner edge 50 of the wafer mating surface 44 is rounded to approximately 0.023 "(0.58 mm) or larger radius of curvature. Due to this shape, the flexible wafer is driven by a rounded surface rather than a sharp 90 ° edge. The shape thus reduces the likelihood of damage to the wafer top surface.
여기서 함께 참조된 제 5도 및 6도에서는, 개선된 웨이퍼 지지링(52)과 이와 관련된 리프트 핑거(56)에 대해 상세히 예시되어 있다. 제 5도에서 웨이퍼 지지링(52)은 종래기술에 따른 지지대의 말굽형태와 다르게 연속적인 링의 형태를 갖는 것을 알 수 있다. 그리고 히터 페데스탈(58)의 위치는 제 5도에 (점선으로)나타나 있다. 본 도면에서 페데스탈(58)에 있는 홈(60)과, 웨이퍼 리프트 핑거(56)가 이 홈에 맞추어지는 방법이 아주 명확하게 나타나 있다.In FIGS. 5 and 6, referred together herein, details of the improved wafer support ring 52 and the associated lift finger 56 are illustrated. In Figure 5 it can be seen that the wafer support ring 52 has the form of a continuous ring, unlike the horseshoe shape of the support according to the prior art. The position of the heater pedestal 58 is shown in FIG. 5 (in dashed lines). The groove 60 in the pedestal 58 and the way in which the wafer lift finger 56 fits in this groove are very clearly shown in this figure.
제 5 및 6도로부터, 웨이퍼 지지링(52)은 링의 한쪽에 있는 부착탭(62) 쪽에서 표준 리프팅 메커니즘(도시되지 않음)에 부착될 수 있다는 것을 알 수 있다. 상기 내용은 통상 리프팅 메커니즘에 탭(62)을 리벳 연결함으로써 이루어진다.5 and 6, it can be seen that the wafer support ring 52 can be attached to a standard lifting mechanism (not shown) on the side of the attachment tab 62 on one side of the ring. This is usually accomplished by riveting the tab 62 to the lifting mechanism.
탭(62)에 대해 웨이퍼 지지링(52)의 반대쪽에 계단식 버팀대(brace)(64)가 말굽형 웨이퍼 지지링(52)의 팔 사이에 만들어져 있다. 상기 계단식 버팀대(64)는 이 섹션에서 웨이퍼 지지링(52)의 위쪽을 효율적으로 낮추고, 열적 반응기로부터 웨이퍼를 삽입하고 제거하는 로봇 팔을 위한 출입구를 제공한다. 상기 계단식 버팀대가 없다면 종래기술의 말굽형 지지대가 필요할 것이다. 폐쇄된 링이 개방된 단부를 갖는 말굽형보다 훨씬 더 튼튼한 지지는 제공할 것이라는 것은 명백하다.A stepped brace 64 is made between the arms of the horseshoe type wafer support ring 52 opposite the tab 62 against the wafer support ring 52. The stepped brace 64 effectively lowers the top of the wafer support ring 52 in this section and provides an entrance for the robotic arm to insert and remove the wafer from the thermal reactor. Without the stepped braces, horseshoe supports of the prior art would be needed. It is clear that a closed ring will provide much stronger support than a horseshoe with an open end.
특히 제 6도에서 볼 수 있는 리프트 핑거들은 로봇 팔에서 웨이퍼를 들어올릴 웨이퍼 지지면(54)을 가지고 있다. 상기 과정이 이루어지고 웨이퍼가 정확하게 리프트 핑거에 위치하도록 하기 위해서, 각 리프트 핑거(5^)는 웨이퍼를 웨이퍼 지지면(54) 위의 위치로 안내하는 역할을 하는 경사면(66)을 가진다. 핑거들 자체가 링 위에 정확하게 위치하도록 하기 위해서, 핑거들은 초기 가공단계 중에 링 위에 용접된다. 링은 핑거와 함께 가공되고, 그럼으로써 웨이퍼를 올리고 내리는 동안 상호 작용할 웨이퍼 지지링과, 클램프 링 양쪽에 정확하게 위치하게 된다.In particular the lift fingers seen in FIG. 6 have a wafer support surface 54 that will lift the wafer from the robotic arm. In order to make this process and to ensure that the wafer is correctly positioned on the lift finger, each lift finger 5 ^ has an inclined surface 66 which serves to guide the wafer to a position on the wafer support surface 54. To ensure that the fingers themselves are correctly positioned on the ring, the fingers are welded onto the ring during the initial machining step. The ring is machined with the finger so that it is precisely positioned on both the wafer support ring and the clamp ring that will interact while raising and lowering the wafer.
본 발명은 특정 실시예에 의해서 위에 기술되었지만, 그로부터 또 다른 실시예와 변형된 실시예가 동업자에게는 의심할 것 없이 명백할 것으로 기대된다. 예를 들어 본 발명은 웨이퍼 에칭 장치에 응용될 수 있고, 상기 장치에서는 연속된 웨이퍼 결합면(34) 대신에, 단속적인(intermittent) 결합면이 제공된다. 게다다 페데스탈이 가열은 물론 냉각용으로 사용될 수 있다. 또한 돔의 정밀한 형태가 본 발명에 결정적인 요소는 아니며, 웨이퍼는 반도체 웨이퍼만이 아니고 또 다른 물질 형태의 기판일 수도 있다. 따라서 다음 특허 청구 범위들은 본 발명의 기술사상과 범위에 포함되는 모든 또 다른 실시예와 변형된 실시예를 포괄하는 것이다.Although the present invention has been described above by means of specific embodiments, it is anticipated that other and modified embodiments therefrom will no doubt be apparent to the partner. For example, the present invention can be applied to a wafer etching apparatus, where an intermittent mating surface is provided instead of a continuous wafer mating surface 34. In addition, pedestals can be used for cooling as well as for heating. In addition, the precise shape of the dome is not critical to the invention, and the wafer may be a substrate in the form of another material, not just a semiconductor wafer. Therefore, the following claims are intended to cover all other and modified embodiments that fall within the spirit and scope of the present invention.
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